長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其部件標(biāo)準(zhǔn)化

1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其部件標(biāo)準(zhǔn)化姓名：張知予申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：環(huán)境工程指導(dǎo)教師：周敬宣20060506華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 摘 要 本文以華科大峰華環(huán)保技術(shù)研發(fā)中心真空衛(wèi)生間項(xiàng)目為背景，論述了長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、市場(chǎng)容量、需求等，以安裝在宇通（6120HWC 型）客車(chē)上的真空衛(wèi)生間為實(shí)例，說(shuō)明了真空衛(wèi)生間的原理、系統(tǒng)流程、工作方式、工作過(guò)程及其技術(shù)參數(shù)，并以該車(chē)型對(duì)真空衛(wèi)生間的安裝結(jié)構(gòu)和安裝方法進(jìn)行了探討和研究，確立其最佳的安裝方案，并配以結(jié)構(gòu)圖予以說(shuō)明。 真空衛(wèi)生間控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，以真空衛(wèi)生間的使用方式為設(shè)計(jì)

2、基礎(chǔ)，在分析了關(guān)門(mén)真空建立和開(kāi)門(mén)真空建立兩種方式后，確定關(guān)門(mén)真空建立為控制方案，并根據(jù)此方案設(shè)計(jì)電路。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，確定電路原理圖和安裝圖等。以實(shí)驗(yàn)室兩臺(tái)真空衛(wèi)生間樣機(jī)為列，設(shè)計(jì)繼電器接觸器控制系統(tǒng)和可編程邏輯控制器（PLC ）的控制系統(tǒng)，確立兩種控制系統(tǒng)電氣元件的選擇規(guī)范、電控柜的制作安裝方法，并完成試驗(yàn)和調(diào)試。 電控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)了電工電子技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、電氣圖用圖形符號(hào)、電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范，其結(jié)果以表格等形式歸納在附錄2和3中，該標(biāo)準(zhǔn)是以電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考，針對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果，該標(biāo)準(zhǔn)確立了真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)技術(shù)要求、電氣原理圖設(shè)計(jì)規(guī)范、電氣元件（繼電

3、器、接觸器等）選用標(biāo)準(zhǔn)、可編程控制器型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。并以實(shí)驗(yàn)室兩臺(tái)樣機(jī)的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)為參考，確立了可編程控制器程序及程序中部分參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。電控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提煉而成，作為真空衛(wèi)生間電路控制系統(tǒng)最終定型和規(guī)?；a(chǎn)的依據(jù)和參考。 本文對(duì)電控系統(tǒng)紅外控制做了進(jìn)一步探討。通過(guò)樣機(jī)的試驗(yàn)，分析紅外光電開(kāi)關(guān)使用方法、安裝方式、開(kāi)關(guān)類(lèi)型的選取等，并確立其選用的參考標(biāo)準(zhǔn)，作為真空衛(wèi)生間進(jìn)一步完善的方向。 關(guān)鍵詞： 公路客運(yùn) 真空衛(wèi)生間 繼電器接觸器 PLC 邏輯控制器 標(biāo)準(zhǔn)化華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 Abstract This dissertation basic o

4、n HUST-FENGHUA Environment Tech R&D Center Vacuum Toilet Project, it discusses the coach vacuum toilet background both in domestic and overseas, market capability and demand. According to a sample vacuum toilet installed on the YUTONG(6120HWC coach, paper explain the principle, system flow, work

5、ing mode, working process and tech parameters of the vacuum toilet, and it discusses vacuum toilet installation framework and method, defines the best installation method, and illuminates it with illustrations. The design of vacuum toilet electrocircuit control basic on the using mode, after analyzi

6、ng two methods: setting up vacuum after door closed and setting up vacuum after the user leave, paper decides the first one as the control blue print and designs the electrocircuit. According to the experienced design method, design the electric principle drawings etc. As the lab two vacuum toilets

7、samples, design the relay-contactor control system and programmable logic control system, deciding two systems electric elements, electric control box's installation method and accomplish test and debugging. Electrocircuit control system standard according as the “electro technician and electron

8、ics international standard”, “Graphical symbols for electrical diagrams" etc, the study result attached in the addendum2,3 as forms. This result basic on electrocircuit control system design and laboratorial data, it is the optimized result and it defines the vacuum toilet technologic demand, e

9、lectric principle design criterion, electric elements selecting standard, PLC model and parameters. Besides, according to the laboratorial data, the paper defines some standard parameters about the PLC program. Electrocircuit control system standard is basiced on the design and test, it is for the v

10、acuum toilet electrocircuit control system finalizes the design and producing in the future. It is also study the infrared switch about the electrocircuit control system. According to the sample systems experimentation, it analyzes infrared switch using method, installation ways and types. It define

11、s the consulting standard about the infrared switch in華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 this paper as the progress direction of vacuum toilet. Key words: Passenger transport Vacuum Toilet Relay-Contactor PLC Standard獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文

12、的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到，本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 2006年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密 ，在_年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 不保密 。 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“”） 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日本論

13、文屬于華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 1.3 本文所做的工作 通過(guò)對(duì)長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間系統(tǒng)的整體開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，確定本文的研究方向和主要工作內(nèi)容。本文分五章： 第一章 緒論，主要介紹研究的背景和課題提出的要求，分析了長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間的現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求前景。 第二章 詳細(xì)介紹真空衛(wèi)生間系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)，明確設(shè)計(jì)中要考慮的參數(shù)指標(biāo)。 第三章 針對(duì)真空衛(wèi)生間系統(tǒng)的控制部分，對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出電控系統(tǒng)的原理、控制方式和安裝方式的設(shè)計(jì)方案。 第四章 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)電控系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提出各部分的標(biāo)準(zhǔn)化研究方案和結(jié)果。 第五章 總結(jié)全文，得出了本課題設(shè)計(jì)的主要結(jié)論，也

14、提出研究的不足之處及相關(guān)建議。 圖2-1 客車(chē)真空衛(wèi)生間 圖2-2 系統(tǒng)流程圖排放華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 （1） 用壓強(qiáng)作測(cè)量單位（真空技術(shù)中常用） （1）毫米汞往：0時(shí)，1毫米汞柱作用在單位面積上的力?，F(xiàn)在常用“托”來(lái)表示。 1毫米汞柱（mmHg ）1托（Torr ） 1微米汞柱（µmHg）108托 （2）巴，即1平方厘米的面積上作用106達(dá)因的力。 1巴（bar ）106微巴（bar ）106達(dá)因/厘米2 7. 5×102托 （3）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：即0時(shí)，760毫米汞柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱(chēng)“大氣壓”。 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm ）760托1.03322千克

15、/厘米2 （4）帕斯卡：即1平方米的面積上作用1牛頓的力。它是國(guó)際單位制中的壓強(qiáng)基本單位，簡(jiǎn)稱(chēng)“帕”。 1帕（Pa ）1牛頓/米2 1千克/米·秒2 10達(dá)因/厘米2 7.5006×10 -3托 （2） 用真空度的百分?jǐn)?shù)作測(cè)量單位 760%100%760P =× 式中P 的單位是托，它只是壓強(qiáng)高于1托時(shí)才用。 已知真空度的百分?jǐn)?shù)，求氣體壓強(qiáng)P 時(shí)可用下式： 760(1 100p = 式中P 的單位是托。 表2-2 真空度的百分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)對(duì)比 真空度的百分?jǐn)?shù)(100% 壓強(qiáng) P （托） 真空壓力表讀數(shù)760- P（托）真空度的百分?jǐn)?shù)(100% 壓強(qiáng) P （托） 真空壓

16、力表讀數(shù)P （托） 646 752 756 760 注：本表只給出相對(duì)于海平面附近點(diǎn)的值，其他地區(qū)要按高度查出當(dāng)?shù)卮髿鈮褐担斫o出對(duì)照表。 圖2-3 系統(tǒng)原理圖 1. 真空罐 2. 真空泵 3. 排污泵 4. 控制系統(tǒng) 5. 便器 6. 管道 真空衛(wèi)生間系統(tǒng)工作時(shí)，真空泵2啟動(dòng)，真空泵通過(guò)氣管將真空罐內(nèi)大氣抽吸至一定壓力值后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。沖廁時(shí)，連接便器5與管道6之間的閥打開(kāi)，便器與真空罐連通，糞便在真空負(fù)壓下被抽吸進(jìn)入真空罐。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 圖2-4 衛(wèi)生間結(jié)構(gòu) 1. 殼體 2. 電控柜 3. 腳架 4. 水增壓器 5. 界面閥 6. 集便箱 7. 真空泵 8.

17、清水箱 9便盆 各部份如標(biāo)記所示，殼體部分由衛(wèi)生間前壁，兩邊側(cè)壁，后壁及門(mén)構(gòu)成。根據(jù)安裝方式的需要，殼體采用整模生產(chǎn)，整體安裝或者分成各側(cè)壁生產(chǎn)，安裝時(shí)再拼裝兩種形式。 水箱2和集便箱7是真空衛(wèi)生間的兩個(gè)主要部件，尺寸較大。在該型客車(chē)中，水箱和集便箱采用了疊合安裝的方式，水箱固定在集便箱箱的上方，減小分開(kāi)安置占用的較多空間。圖2-4中主視圖可看出，水箱和集便箱放置在真空衛(wèi)生間側(cè)壁外面，靠近尾端，往右是客車(chē)的行李箱側(cè)壁，從衛(wèi)生間尾端到右邊行李箱側(cè)壁這部分空間尺寸為880×780×785mm。在此疊放安置清水箱和集便箱，取代了原來(lái)獨(dú)立的水 圖3-1 關(guān)門(mén)真空建立式華 中 科 技

18、 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 該方式的特點(diǎn)是： （1） 真空保持；乘客關(guān)門(mén)時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始建立真空，集便箱內(nèi)真空達(dá)到一定數(shù)值后真空泵停止。乘客在使用衛(wèi)生間的時(shí)間內(nèi)，集便箱內(nèi)的真空將一直保持到?jīng)_廁。 （2） 自動(dòng)沖廁；由于乘客文明層次不同，為避免出現(xiàn)乘客不沖廁的情況，電路控制中設(shè)置了判斷裝置，如果乘客在開(kāi)門(mén)前未沖廁，系統(tǒng)在開(kāi)門(mén)的時(shí)候?qū)⒆R(shí)別并立即自動(dòng)沖廁。此過(guò)程真空仍然提前建立并保持到自動(dòng)沖廁。 （3） 避免誤沖；在真空建立的過(guò)程中，乘客按動(dòng)沖廁開(kāi)關(guān)是不能沖廁的，防止不必要的沖廁和清水的浪費(fèi)，同時(shí)也避免真空的泄漏，減少真空泵的頻繁啟動(dòng)節(jié)約電能。 2 方式二：開(kāi)門(mén)真空建立式 乘客進(jìn)入衛(wèi)生間后，系統(tǒng)不

19、啟動(dòng)真空泵，集便箱內(nèi)不建立真空。在使用者離開(kāi)衛(wèi)生間后，系統(tǒng)再啟動(dòng)真空泵，以突擊式的方式建立真空，隨后自動(dòng)沖水抽吸，完成一次沖廁過(guò)程。 該方式流程如圖3-2所示： 圖3-2 開(kāi)門(mén)真空建立式 該方式的特點(diǎn)是： （1） 臨時(shí)真空；真空是在乘客離開(kāi)后建立，同樣在集便箱內(nèi)真空值達(dá)到一定數(shù)值后，真空泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，真空建立后立即開(kāi)始沖廁，集便箱內(nèi)真空不保留。 （2） 自動(dòng)沖廁；衛(wèi)生間的沖廁過(guò)程全自動(dòng)進(jìn)行，不需要人為按動(dòng)任何按鈕，真空建立后系統(tǒng)將判斷并立即沖廁。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文（3） 防止誤沖；乘客使用衛(wèi)生間時(shí)，集便箱內(nèi)沒(méi)有真空，因此要防止沖水以避免便器內(nèi)積水，電路在設(shè)計(jì)上保證了此

20、刻乘客按動(dòng)任何按鈕是不會(huì)沖水的。真空衛(wèi)生間沖廁時(shí)要完成沖水、糞便抽吸及乘客洗手等一系列動(dòng)作，根據(jù)這樣的要求，控制方案要從使用者角度出發(fā)，同時(shí)考慮普通人使用衛(wèi)生間的習(xí)慣，再考慮電氣元件的程序編制來(lái)確定電路設(shè)計(jì)的基本方案。方式一采用了常規(guī)方式，乘客進(jìn)入衛(wèi)生間時(shí)啟動(dòng)真空泵建立真空，然后保持真空。這樣的優(yōu)點(diǎn)是真空建立與衛(wèi)生間使用同步，乘客使用完衛(wèi)生間后可隨時(shí)沖廁，不需等待。同時(shí)沖廁控制采用多重判斷，乘客忘記沖廁時(shí)，出門(mén)后系統(tǒng)將判斷并自動(dòng)沖廁。該方式的缺點(diǎn)是由于真空保持，對(duì)集便箱和系統(tǒng)管道的密封性要求提高，在乘客使用衛(wèi)生間的時(shí)間段內(nèi)，集便箱內(nèi)的真空不能泄漏，因此提高零部件質(zhì)量、減少管道本身和連接處的泄漏

21、是該方案的關(guān)鍵。方式二采取真空建立突擊式，在乘客出門(mén)后開(kāi)始建立真空，隨即完成沖水沖廁抽吸等過(guò)程。這樣的優(yōu)點(diǎn)是真空即時(shí)建立，減小了因系統(tǒng)密封不嚴(yán)而泄漏產(chǎn)生的影響，并且所有沖廁過(guò)程自動(dòng)完成，無(wú)需人操作，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，更體現(xiàn)了科技含量。該方案的缺點(diǎn)是，由于真空在乘客出門(mén)后建立，乘客出門(mén)后多數(shù)情況可能將門(mén)敞開(kāi)，這樣會(huì)有臭味進(jìn)入車(chē)廂，特別是影響到靠近衛(wèi)生間的座位，污染了車(chē)廂內(nèi)空氣，給乘客帶來(lái)不舒適的乘車(chē)環(huán)境。比較以上兩種方式可以看出，方式一與方式二在衛(wèi)生間系統(tǒng)的零部件和電氣元件控制上差別不大，其區(qū)別更多是乘客使用衛(wèi)生間的操作方法與習(xí)慣，方式一的操作方法比較符合通常人們使用衛(wèi)生間的習(xí)慣，方法二則體現(xiàn)了真

22、空衛(wèi)生間系統(tǒng)的自動(dòng)化特點(diǎn)和新穎性。根據(jù)對(duì)長(zhǎng)途客車(chē)領(lǐng)域普通衛(wèi)生間使用方式的調(diào)查，以及對(duì)司機(jī)、乘客的采訪中了解，方式一比較符合通常的使用習(xí)慣，也容易得到乘客的認(rèn)可，方式二雖然體現(xiàn)了比較高的自動(dòng)化程度，但開(kāi)門(mén)后衛(wèi)生間內(nèi)溢出的臭氣難以解決，操作方式不太符合普通人的習(xí)慣，且容易引起誤沖。因此我們確立方式一為真空衛(wèi)生間的首選控制華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文方案，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)控制電路。方式二為備選方案。3.2 真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路是根據(jù)工程需要1718，由具有不同電氣性能及作用的電氣設(shè)備、元器件按某些確定規(guī)則連接而成，具有傳輸電能、處理信號(hào)、測(cè)量、控制、計(jì)算等功能。在實(shí)際電路中，

23、把能夠提供電能或電信號(hào)的電路器件，如發(fā)電機(jī)、電池、信號(hào)發(fā)生器等稱(chēng)作電源，而把燈泡、電爐、電動(dòng)機(jī)、顯示器等用電設(shè)備稱(chēng)作負(fù)載。由于電路中的電壓和電流是在電源作用下產(chǎn)生的，因此，電源又稱(chēng)作激勵(lì)，而電壓、電流則稱(chēng)作響應(yīng)。根據(jù)激勵(lì)與響應(yīng)之間的因果關(guān)系，又把激勵(lì)稱(chēng)作輸人，把響應(yīng)稱(chēng)作輸出。 真空衛(wèi)生間電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：1 確定電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件；2 選擇控制方案；3 選擇電動(dòng)機(jī)及其它電器元件，制定電器元件明細(xì)表；4 設(shè)計(jì)電氣控制原理圖；5 電氣控制使用說(shuō)明書(shū)。根據(jù)真空衛(wèi)生間系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備對(duì)電氣系統(tǒng)復(fù)雜程度的要求不同，這些步驟可能全有也可能只有部分。1 電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)條件和控制方案真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)要求電

24、氣元件全部為直流元件，線圈電壓為24V 。真空泵電機(jī)為直流電機(jī)。元件中所有接觸器、繼電器均具有1組以上常閉常開(kāi)觸點(diǎn)，且體積小，易于安裝?？刂凭€路采用正規(guī)電氣電線，分顏色區(qū)別極性和控制器件。 控制方案采用前面所述關(guān)門(mén)真空建立式，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)控制電路。 2 電動(dòng)機(jī)及主要電器元件真空衛(wèi)生間系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)是真空泵動(dòng)力部件，為直流電機(jī)，替換了原真空泵上的華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文交流電機(jī)，因此采取了外協(xié)生產(chǎn)配購(gòu)的方式，其主要參數(shù)為額定電壓 DC 24V、額定電流30A 、額定轉(zhuǎn)速 3000r/min、啟停頻率 30次/小時(shí)、額定功率550W 等，其他主要電器元件可參見(jiàn)附錄2的元?dú)饧x配

25、標(biāo)準(zhǔn)表。3 電氣原理圖衛(wèi)生間電路連接了系統(tǒng)中所有的電子元件，以及與客車(chē)電路相接合的部分，包括蓄電瓶、直流電機(jī)、電磁閥件、控制開(kāi)關(guān)、廁內(nèi)頂燈、客車(chē)開(kāi)關(guān)等等。所有這些元件的接合、關(guān)聯(lián)是電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。以安裝在宇通（6120HWC ）型客車(chē)真空衛(wèi)生間為例，其控制器件有：（1） 司機(jī)駕駛臺(tái)衛(wèi)生間總開(kāi)關(guān)（ZD1）及指示燈；（2） 真空泵直流電機(jī)及電路板；（3） 衛(wèi)生間頂燈及有人無(wú)人指示燈；（4） 衛(wèi)生間內(nèi)門(mén)閂微動(dòng)開(kāi)關(guān)（XK1）；（5） 衛(wèi)生間沖廁開(kāi)關(guān)（AN1）；（6） 衛(wèi)生間洗手開(kāi)關(guān)（AN2）；（7） UW-15型電磁水閥CT4、CT5；（8） 4V210-08型電磁氣閥CT1、CT2、CT6（9） T

26、M-06型電磁氣閥CT3。真空衛(wèi)生間系統(tǒng)控制元件較少，根據(jù)電路設(shè)計(jì)方法，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，利用各種基本控制環(huán)節(jié)和基本控制原則，借鑒典型控制線路，完成控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。其電路原理如圖3-3所示：華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 圖3-3 電路原理圖其中：ZD1為閘刀開(kāi)關(guān)，XK1為微動(dòng)開(kāi)關(guān)，AN1、AN2為按鈕開(kāi)關(guān)，1JC 、2JC 為直流接觸器，1J 6J 為中間繼電器，1SJ 4SJ 為時(shí)間繼電器，RD 為熔斷器，保險(xiǎn)絲。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文4 電路設(shè)計(jì)步驟：（1） 主電路控制電路首先要控制電機(jī)，用接觸器1JC 引入電源電壓，用2JC 控制電機(jī)電 路板，因

27、此主電路就是電機(jī)的控制線路。（2） 選擇控制參量，設(shè)計(jì)基本控制電路在完成電機(jī)控制的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)指令元件的控制電路。初始指令是衛(wèi)生間門(mén)閂的閉合信號(hào)，XK1為該指令信號(hào)，閉合XK1，點(diǎn)亮指示燈。同時(shí)要接通電機(jī)電路板，閉合觸點(diǎn)2JC-1，因此在此設(shè)置2JC 線圈。由于采用了電接點(diǎn)壓力表判斷真空是否泄漏，因此設(shè)計(jì)1J 與2J 通過(guò)互鎖控制2JC 線圈來(lái)控制電路板，實(shí)現(xiàn)控制真空泵啟停。第二個(gè)指令信號(hào)是沖廁，開(kāi)關(guān)AN1發(fā)出，由3J 實(shí)現(xiàn)自鎖。沖廁信號(hào)發(fā)出后，系統(tǒng)完成沖水和抽吸，因此該信號(hào)實(shí)際控制電磁閥件。設(shè)置CT3與CT5，控制界面閥和沖水閥開(kāi)啟，他們之間用時(shí)間繼電器控制先后啟動(dòng)。同時(shí)可確定組合3J 與2

28、SJ 的輔助觸點(diǎn)控制CT6水增壓器的開(kāi)啟。第三個(gè)信號(hào)洗手，洗手過(guò)程相對(duì)獨(dú)立。只需控制洗手水閥的開(kāi)啟和時(shí)間。因此設(shè)計(jì)AN2為指令開(kāi)關(guān)，接通洗手水閥CT4，用3SJ 控制時(shí)間。第四個(gè)信號(hào)為衛(wèi)生間門(mén)閂打開(kāi)后系統(tǒng)自動(dòng)沖廁，利用XK1輔助常閉觸點(diǎn)控制2JC 線圈，因此引入繼電器6J 。用時(shí)間繼電器4SJ 控制整個(gè)時(shí)間。第五個(gè)信號(hào)為污物排放，控制閘板閥開(kāi)啟。設(shè)計(jì)XAN 控制電磁閥CT1，繼而控制閘板閥。（3） 線路完善與校核控制線路初步設(shè)計(jì)完畢后，經(jīng)仔細(xì)校核。進(jìn)一步簡(jiǎn)化以節(jié)省觸點(diǎn)數(shù)，節(jié)省電器間連接線等，分析了設(shè)計(jì)線路是否逐條予以實(shí)現(xiàn)，線路在誤操作時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生事故等。整理繪制如圖3-3所示電氣線路圖。5 電

29、路原理圖說(shuō)明圖3-3中紅線框部分在司機(jī)駕駛臺(tái)，控制衛(wèi)生間的電源。合上ZD1，1JC 線圈得電，觸點(diǎn)閉合（L1），駕駛臺(tái)指示燈亮，表示衛(wèi)生間系統(tǒng)接入電瓶電源，處于待工作狀態(tài)。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文（1） 建立真空：乘客使用衛(wèi)生間時(shí)，關(guān)門(mén)閉合門(mén)閂開(kāi)關(guān)XK1，衛(wèi)生間有人指示燈和內(nèi)頂燈亮。此時(shí)2JC 線圈得電，觸點(diǎn)2JC 1閉合（L2），接通電機(jī)電路板電源，啟動(dòng)真空泵，系統(tǒng)開(kāi)始建立真空。DJB1、2是真空電接點(diǎn)壓力表的兩個(gè)觸端（實(shí)際裝車(chē)的宇通（6120HWC 型）客車(chē)上采用程序控制器PLC ，真空泵啟停用時(shí)間控制），作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)真空泵啟停的自動(dòng)控制。當(dāng)集便箱內(nèi)真空壓力值達(dá)到上

30、限時(shí)，電接點(diǎn)壓力表負(fù)壓高位接點(diǎn)DJB1閉合，中間繼電器1J 線圈得電，L7路接通，L6路1J 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，導(dǎo)致2JC 線圈失電，繼而其閉合的觸點(diǎn)又?jǐn)嚅_(kāi)（L2），此時(shí)真空泵電機(jī)電路板斷電，真空泵停止工作。系統(tǒng)連接處或集便箱本身可能有真空泄漏，電路上設(shè)計(jì)了當(dāng)真空壓力表檢測(cè)到集便箱內(nèi)真空壓力低于下限值時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)真空泵進(jìn)行補(bǔ)給。此刻DJB2閉合，2J 線圈得電，2J 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)（L7），1J 線圈失電，斷開(kāi)的常閉觸點(diǎn)1J-2再次閉合（L6），2JC 線圈再次得電，常開(kāi)觸點(diǎn)2JC 1閉合，接通電機(jī)電路板，啟動(dòng)真空泵。 （2） 沖廁控制：乘客使用衛(wèi)生間沖廁時(shí)，按下沖廁按鈕AN1，線路L10上的3J

31、 線圈得電，L11上觸點(diǎn)3J-1與L15上觸點(diǎn)3J-2同時(shí)閉合，觸點(diǎn)3J-1閉合形成自鎖電路，觸點(diǎn)3J-2閉合接通線路L15。此時(shí)線路L13上電磁水閥CT5與線路L15上電磁氣閥CT6得電，CT5接通開(kāi)啟水閥，CT6接通打開(kāi)水增壓器，增壓水經(jīng)管道流過(guò)CT5的閥門(mén)，進(jìn)入便器完成沖廁。按下按鈕AN1的同時(shí)，時(shí)間繼電器1SJ 、2SJ 線圈得電記時(shí)。2SJ 設(shè)置時(shí)間5秒，5秒后，2SJ 常閉觸點(diǎn)2SJ-1與2SJ-2斷開(kāi)。觸點(diǎn)2SJ-1斷開(kāi)切斷線路L13，電磁閥CT5失電閉合，關(guān)閉水路。觸點(diǎn)2SJ-2斷開(kāi)切斷線路L15，電磁閥CT6失電閉合，關(guān)閉水增壓器，這樣不再有水進(jìn)入管道，實(shí)現(xiàn)了沖水的時(shí)間控制。

32、 2SJ 記時(shí)5秒后，線路L12上的常開(kāi)觸點(diǎn)2SJ-1閉合，接通該線路，電磁氣閥CT3得電，CT3用來(lái)控制界面閥，此時(shí)界面閥打開(kāi)，集便箱與便器接通，在真空壓力作用下，完成抽吸糞便。即實(shí)現(xiàn)了先沖水后抽吸的動(dòng)作流程。時(shí)間繼電器1SJ 設(shè)置時(shí)間10秒（沖水時(shí)間5秒與抽吸時(shí)間5秒的和），10秒后華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文線路L10上的常閉觸點(diǎn)1SJ-1斷開(kāi)，該線路右邊3J 、1SJ 、2SJ 的線圈均失電復(fù)位，沖廁的控制線路回復(fù)原狀。（3） 洗手控制：乘客按下洗手開(kāi)關(guān)AN2時(shí)，線路L17、L18、L19上的4J 、3SJ 與CT4的線圈得電，觸點(diǎn)4J-1閉合形成自鎖電路。電磁水閥C

33、T4接通的同時(shí)，線路L16的常開(kāi)觸點(diǎn)4J-2閉合，接通電磁氣閥CT6，打開(kāi)水增壓器，增壓水經(jīng)CT4的閥門(mén)進(jìn)入水龍頭，供乘客洗手。時(shí)間繼電器3SJ 的設(shè)置時(shí)間為57秒，記時(shí)完成后，線路L17上的常閉觸點(diǎn)3SJ-1斷開(kāi)，切斷該線路電源，4J 、3SJ 與CT4的線圈失電，該控制線路復(fù)位。 （4） 自動(dòng)沖廁：線路L22的按鈕是AN1的常閉觸點(diǎn)，即衛(wèi)生間門(mén)開(kāi)啟時(shí)，該處AN 閉合接通線路。如果乘客使用完衛(wèi)生間后未沖廁，打開(kāi)門(mén)時(shí)，線路L22接通，6J 線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)6J-1閉合（L12），系統(tǒng)開(kāi)始沖水抽吸等一系列操作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)沖廁控制。 （5） 沖廁判斷：線路L20L22是一個(gè)判斷線路。當(dāng)乘客沖廁時(shí)

34、，繼電器3J 得電，線路L20上的常開(kāi)觸點(diǎn)3J-3閉合，線圈5J 得電，形成自鎖電路。與此同時(shí)，線路L22上的常閉觸點(diǎn)5J-2斷開(kāi)，即乘客出門(mén)后，L22上門(mén)閂閉合該線路仍然切斷，防止了自動(dòng)沖廁。時(shí)間繼電器4SJ 設(shè)置時(shí)間很短，小于1秒。即在廁所門(mén)打開(kāi)后，4SJ 得電記時(shí)，很短時(shí)間之后，其常閉觸點(diǎn)4SJ-2、4SJ-1斷開(kāi)，恢復(fù)線路L20與L22，整個(gè)控制恢復(fù)自原始狀態(tài)，直到下一次使用。（6） 排污控制：集便箱排污口閘板閥氣缸由電磁氣閥CT1控制，排污獨(dú)立于系統(tǒng)沖廁控制之外，安裝了按鈕開(kāi)關(guān)XAN ，排污時(shí)按下該按鈕，CT1得電接通，排污閘板閥打開(kāi)，完成排污控制。3.3 電控系統(tǒng)控制方式電氣控制線

35、路的實(shí)現(xiàn)19，可以是繼電器一接觸器邏輯控制方法，也可以是可編程邏輯控制方法及計(jì)算機(jī)控制方法等，現(xiàn)代電氣控制技術(shù)已將這些方法融為一體，華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文很難將其嚴(yán)格區(qū)分。盡管如此繼電器一接觸器邏輯控制方法還是最基本的，是各種控制方法的基礎(chǔ)。長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間電路控制系統(tǒng)是機(jī)械與自動(dòng)控制一體的裝置，其控制上由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和邏輯控制三部分組成。如圖3-4所示： 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備是電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集的界面設(shè)備，完成人與機(jī)之間的信號(hào)采集和機(jī)與機(jī)之間的信號(hào)采集。操作人員發(fā)出的主令信號(hào)通過(guò)按鈕、各類(lèi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)送入控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行的控制信號(hào)通過(guò)行程開(kāi)關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

36、設(shè)備送入控制系統(tǒng)。 在真空衛(wèi)生間系統(tǒng)中表示為門(mén)閂開(kāi)關(guān)、沖廁按鈕開(kāi)關(guān)及洗手開(kāi)關(guān)等。 2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備是用控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出和顯示設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。被信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有繼電器、接觸器、控制液壓系統(tǒng)的電磁閥、信號(hào)顯示燈等。真空衛(wèi)生間系統(tǒng)中輸出設(shè)備表現(xiàn)為前面所述的CT1-CT6等電磁閥。3 邏輯控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)給定的控制邏輯對(duì)輸入設(shè)備送來(lái)的控制、檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)經(jīng)輸出設(shè)備控制機(jī)械設(shè)備運(yùn)行。真空衛(wèi)生間系統(tǒng)中邏輯控制系統(tǒng)為前面所述的1JC 、2JC 直流接觸器，1J 6J華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文中間繼電器，1SJ

37、 4SJ 時(shí)間繼電器等。繼電器一接觸器是電氣設(shè)備中普遍使用的控制方式1820，其邏輯控制方法是最基本的，是各種控制方法的基礎(chǔ)。繼電器接觸器控制系統(tǒng)至今仍是許多生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式。它主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成。它具有控制簡(jiǎn)單、方便實(shí)用、價(jià)格低廉、易于維護(hù)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)由于其接線方式固定，靈活性差，難以適應(yīng)復(fù)雜和程序可變的控制對(duì)象的需要，且工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。長(zhǎng)途客車(chē)真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)屬于低壓電氣控制范疇，所有控制設(shè)備都是直流輸入輸出，電氣元件體積小，系統(tǒng)工作中流經(jīng)電流小，根據(jù)這些特點(diǎn)，其電氣原理圖依據(jù)繼電器一接觸器控制方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)

38、，電控柜采用繼電器一接觸器控制方式，采用電氣元件體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝采用螺紋連接與導(dǎo)軌固定等方式。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展192021，電氣控制元件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯可由邏輯函數(shù)表達(dá)式描述，該邏輯函數(shù)表達(dá)式描述的控制邏輯也可用軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，可編程序控制器運(yùn)行軟件程序，即可完成繼電器控制系統(tǒng)硬件邏輯的控制功能。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的可編程序控制器（PLC ），不僅解決了分立元件故障率的問(wèn)題、也解決了固定控制邏輯的問(wèn)題。同時(shí)，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)和遠(yuǎn)程控制提供了可能性。兩類(lèi)系統(tǒng)之間的關(guān)系通過(guò)邏輯函數(shù)聯(lián)系起來(lái)，兩者均能完成相同要求的控制功能。以軟件手段實(shí)

39、現(xiàn)各種控制功能、以微處理器為核心的可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC ），是20世紀(jì)60年代誕生并開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有通用性強(qiáng)、可靠性高、能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便易學(xué)、易于掌握，體積小、維修工作少、現(xiàn)場(chǎng)連接安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于冶金、采礦、建材、機(jī)械制造、石油、化工、汽車(chē)、電力、造紙、紡織、裝卸、環(huán)保等各個(gè)行業(yè)的控制中。在自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器與CAD/CAM、工業(yè)機(jī)器人并稱(chēng)為工業(yè)自動(dòng)化的華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文三大支柱，其應(yīng)用日益廣泛。可編

40、程控制器技術(shù)是以硬接線的繼電器接觸器控制為基礎(chǔ)，逐步發(fā)展為既有邏輯控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)，又有運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的控制裝置。它可通過(guò)數(shù)字量或者模擬量的輸入、輸出滿足各種類(lèi)型機(jī)械控制的需要?？删幊炭刂破骷坝嘘P(guān)外部設(shè)備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，又易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破饕殉蔀樯a(chǎn)機(jī)械設(shè)備中開(kāi)關(guān)量控制的主要電氣控制裝置。真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)也采取了可編程序控制器（PLC ）的控制，PLC 控制器中輸入設(shè)備與輸出設(shè)備與前述繼電器一接觸器控制方式一樣，仍為開(kāi)關(guān)、電磁閥件等器件。而邏輯控制系統(tǒng)則有PLC 控制器完成，取代了中間繼電器1J 6J ，時(shí)間繼電器1SJ

41、 4SJ 等。安裝在實(shí)驗(yàn)室第二臺(tái)樣機(jī)的電控系統(tǒng)采取了PLC 控制，并經(jīng)過(guò)了測(cè)試和試用。其控制設(shè)計(jì)步驟如圖3-5所示 圖3-5 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文1 確定系統(tǒng)控制任務(wù)2 PLC機(jī)型的選擇真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)所選用的PLC 控制器型號(hào)為西門(mén)子CPU 222 DC/DC/DC 8入/6出，其CPU 單元集成24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），同時(shí)222型具有180mA 輸出，可用作負(fù)載電源，驅(qū)動(dòng)控制輸出的電磁閥件等元件。 一般來(lái)講，原繼電器控制電路中的按鈕、行程開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、線路開(kāi)關(guān)、壓力繼電器、熱繼電器觸點(diǎn)等都是可編程序控制器

42、的輸入信號(hào)?？刂破鰿PU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)原理圖，輸入控制方式上有門(mén)閂、沖廁按鈕、洗手按鈕三個(gè)控制點(diǎn)，加上判斷方式，合計(jì)4個(gè)輸入點(diǎn)。PLC 控制器要控制5個(gè)電磁閥的動(dòng)作，合計(jì)5個(gè)輸出點(diǎn)。控制器CPU 222還具有中斷輸入，允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)特點(diǎn)；具有4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz ），可編程并能復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器；并可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展等功能。3 控制流程4 程序設(shè)計(jì)19與計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言不同可編程序控制器提供了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境中使用的編程語(yǔ)言按照不同的控制

43、要求使用這些編程語(yǔ)言，可編制不同的控制程序。常用的編程語(yǔ)言是梯形圖編程（Ladder Programming。梯形圖編程采用圖形方式進(jìn)行編程，編制的梯形圖形式上類(lèi)似繼電器控制系統(tǒng)電路圖。用觸點(diǎn)的狀態(tài)組合表達(dá)系統(tǒng)的控制邏輯，梯形圖使用了電氣技術(shù)人員所熟華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文悉的方法，因此是應(yīng)用最多的一種編程語(yǔ)言。梯形圖示意如圖3-6所示。 圖3-6 梯形圖梯形圖在電路的結(jié)構(gòu)形式、元件符號(hào)以及邏輯控制功能等方面與繼電器控制電路圖是相同的，但它們之間還有很多不同之外。梯形圖具有以下特點(diǎn)：（1） 梯形圖按從上向下，從左往右的順序排列，每一個(gè)輸出元素與其控制邏輯構(gòu)成一個(gè)邏輯單元，

44、邏輯單元始于左端豎線（也稱(chēng)左母線），止于輸出元素(也稱(chēng)繼電器線圈 ，右端終止豎線可不畫(huà)。（2） 繼電器控制系統(tǒng)電路圖表示的是實(shí)際的物理電路，工作時(shí)、回路中有電流流過(guò)。梯形圖是邏輯關(guān)系的一種圖形表達(dá)形式（虛擬物理電路），工作時(shí)，可編程序控制器按圖形表達(dá)的用戶控制邏輯，逐步執(zhí)行程序。（3） 可編程序控制器在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對(duì)梯形圖是按掃描方式從左到右，從上到下順序執(zhí)行，不存在幾條回路同時(shí)工作的可能，在設(shè)計(jì)控制邏輯時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)其運(yùn)行特點(diǎn)，合理設(shè)置控制邏輯。因此根據(jù)電控系統(tǒng)電路原理圖，即可把原繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成PLC 梯形圖了。 轉(zhuǎn)換方法是：對(duì)照器件和PLC 的通道號(hào)，逐條支路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)于沒(méi)有明顯串并

45、聯(lián)關(guān)系的支路，首先變化和化簡(jiǎn)?？删幊炭刂破鞯能浻|點(diǎn)與物理觸點(diǎn)不同，不受容量的限制，可以使用無(wú)數(shù)次。因此在將繼電接觸器控制線路轉(zhuǎn)化為梯形圖時(shí)可華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文做一些改動(dòng)，使所編的梯形圖更合理。轉(zhuǎn)換后的梯形圖見(jiàn)附錄3程序。使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對(duì)控制器CPU222進(jìn)行編程。同時(shí)也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對(duì)S7-21x 同樣具有的功能進(jìn)行編程。5 控制柜、輸入、輸出配線程序設(shè)計(jì)完成后，繪出PLC 外部接線圖，即可開(kāi)始電控系統(tǒng)的安裝工作，包括控制柜、輸入、輸出點(diǎn)的配線等。PLC 外部

46、接線圖如圖3-7所示： 圖3-7 PLC外部配線圖圖中虛線框內(nèi)為PLC 主機(jī)部分，安裝在電控柜內(nèi)，接線端子引出柜殼，與外部設(shè)備相接。I 為輸入端口代號(hào)（相當(dāng)于輸入繼電器的作用）使用地址：I0.0I0.7等。Q 為輸出端口代號(hào)（相當(dāng)于輸出繼電器的作用）使用地址：Q0.0Q0.5等6 安裝調(diào)試真空衛(wèi)生間可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)已經(jīng)安裝在實(shí)驗(yàn)型樣機(jī)上，經(jīng)過(guò)了反復(fù)華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文調(diào)試，修正了其中不少的程序參數(shù)，試驗(yàn)表明其控制功能能夠全部實(shí)現(xiàn)且運(yùn)行效果良好，與繼電器一接觸器控制方式無(wú)異，同時(shí)體現(xiàn)了可編程邏輯控制器編程簡(jiǎn)單，控制豐富，組合靈活，體積小巧，維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。在

47、真空衛(wèi)生間產(chǎn)業(yè)化的推廣中，建議以此控制方式作為產(chǎn)品控制核心，凸現(xiàn)其科技含量，增加附加值，成為真空衛(wèi)生間的一個(gè)亮點(diǎn)。3.4 電控系統(tǒng)安裝方式各種電動(dòng)機(jī)及各類(lèi)電器元件根據(jù)各自的作用，都有一定的裝配位置，例如拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、各種執(zhí)行元件（電磁鐵、電磁閥、電磁離臺(tái)器、電磁吸盤(pán)等）以及各種檢測(cè)元件（限位開(kāi)關(guān)，傳感器及溫度、壓力、速度繼電器等）必須分散安裝在生產(chǎn)機(jī)械的相應(yīng)部位。各種控制電器（各種接觸器、繼電器、電阻、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、控制變壓器、放大器等）和保護(hù)電器（熔斷器、電流和電壓保護(hù)繼電器等）可以安放在單獨(dú)的電氣箱內(nèi)，而各種控制按鈕、控制外關(guān)、各種指示燈、指示儀表、需經(jīng)常調(diào)節(jié)的電位器等，則必須安放在控制臺(tái)面板上

48、。由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須劃分組件，同時(shí)要解決組件之間，電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線問(wèn)題。劃分組件和布局的原則1 功能類(lèi)似的元件組合在一起。例如用于操作的各類(lèi)按鈕、開(kāi)關(guān)、指示檢測(cè)和調(diào)節(jié)等元件集中為控制面板組件；各種繼電器、接觸器、熔斷器、照明變壓器等控制電器集中為電氣板組件：各類(lèi)控制電源、整流、濾波元件集中為電源組件。 2 盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中。 3 力求整齊美觀，外形尺寸、重量相近的電器組合在一起。4 便于檢查與調(diào)試，需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起。5 按放發(fā)熱元件（如電阻器），必須使

49、電柜內(nèi)其他元件的溫升不超過(guò)它們各自的容許極限，對(duì)于發(fā)熱大的元件，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電阻等，必須隔開(kāi)安裝。 6 所有電氣設(shè)備應(yīng)該能夠接近，便于更換、識(shí)別與檢測(cè)。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文真空衛(wèi)生間系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)一采用了繼電器接觸器方式安裝，在上述規(guī)定指導(dǎo)下，首先根據(jù)真空衛(wèi)生間電氣控制電路圖和控制操作要求，決定采用電控柜式控制裝置，而其他形式如操縱臺(tái)或懸掛操縱箱等在此就不太適用。然后確定衛(wèi)生間電控系統(tǒng)以外電氣設(shè)備的安裝位置，需經(jīng)常操作和監(jiān)視的部分放在操作方便、便于觀察的位置；電控柜置于有一定移動(dòng)處。1） 確立電控設(shè)備各部分及組件之間的接線方式 電控柜、電器板的進(jìn)出線采用接線端子，并按

50、電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用了不同規(guī)格的接線端子； 電控柜與控制設(shè)備之間采用多孔接插件，便于拆卸、安裝； 控制電路板與控制設(shè)備之間采用了導(dǎo)軌連接，控制設(shè)備之間采用標(biāo)準(zhǔn)接插件。 2） 電控柜電路元件布置電控柜內(nèi)電氣元件布置安裝如下幾點(diǎn)所述： 安排電控柜電路元件時(shí)，隔開(kāi)了一定的間距和爬電距離，并考慮維修的方便?？刂乒裰械穆懵?、無(wú)電弧的帶電元件與電控柜導(dǎo)體壁板間保留了一定間隙； 電源開(kāi)關(guān)裝在電控柜外側(cè)面； 電氣元件在布置上考慮了整齊、美觀、對(duì)稱(chēng)。1J 6J 繼電器、1SJ 4SJ 時(shí)間繼電器等外形尺寸一樣的元件用導(dǎo)軌固定在一起； 電控柜采用板前走線方式，元件之間保留了一定間距，利于布線和維護(hù)。 3） 電控

51、柜布線控制柜（板）常用的布線方法有三種：板前明線布線、板前線槽布線和板后布線。板前明線布線適用于電器元件數(shù)較少、較簡(jiǎn)單的電氣系統(tǒng)；板后的布線的力法較少采用；在較復(fù)雜的電氣控制線路中，多采用控制板前線槽布線的方法。 真空衛(wèi)生間電控柜布線如下所述： 電氣元件連接線基本上為控制導(dǎo)線，不承載較大電流，因此所選導(dǎo)線截面積為0.5mm 2，考慮到機(jī)械強(qiáng)度的原因，電控柜外為1mm 2； 電控柜內(nèi)各電器元件接線端子引出導(dǎo)線的走向，以元件的水平中心線為界限。各電器元件間的導(dǎo)線，盡可能的做到橫平豎直，變換走向垂直。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 原則上1個(gè)接線端子只連接了1根導(dǎo)線，導(dǎo)線的連接方式采

52、用了夾緊、壓接、焊接等。并嚴(yán)格按照連接工藝要求制作。4 電控柜的安裝在電氣控制比較簡(jiǎn)單時(shí)，控制電器可以附在生產(chǎn)機(jī)械內(nèi)部，在控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，或生產(chǎn)環(huán)境及操作需要時(shí)，通常都帶有單獨(dú)的電氣控制柜，以便使用和維護(hù)。真空衛(wèi)生間由于體積較小，電氣控制相對(duì)容易，采取了獨(dú)立電控柜的方式安裝。 電氣控制柜的設(shè)計(jì)安裝中注意了以下幾個(gè)方面問(wèn)題： 根據(jù)控制面板及柜內(nèi)各電氣部件的尺寸確定電控柜總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式； 電控柜外形美觀，與衛(wèi)生間外形裝飾相匹配； 電控柜設(shè)計(jì)為上開(kāi)啟方式，方便安裝、調(diào)整及維修； 柜體底板鉆孔，用螺栓或支架側(cè)掛于衛(wèi)生間內(nèi)壁，設(shè)門(mén)板防止乘客碰撞或進(jìn)水。真空衛(wèi)生間系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)二采用了可編程控制器PL

53、C 方式安裝，由于PLC 整合了繼電器接觸器方式中的大部分電氣元件，外部結(jié)構(gòu)上只是一個(gè)90×80×65mm 大小的模塊，且外部線路比較簡(jiǎn)單，所以其控制電器直接安裝在衛(wèi)生間內(nèi)壁側(cè)板上，采用明線布置，電氣元件及PLC 用螺栓固定。安裝方式簡(jiǎn)單明了，易于調(diào)整和維修。3.5 本章小結(jié)本章在闡述了真空衛(wèi)生間系統(tǒng)使用方式和控制要求，分析比較了兩種不同的控制方案，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果選擇了較優(yōu)方案作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。根據(jù)選擇方案，本章闡明了電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，提出電路設(shè)計(jì)原理并說(shuō)明其設(shè)計(jì)過(guò)程。進(jìn)而在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上分析了兩種不同的實(shí)際電控系統(tǒng)控制方式，分別說(shuō)明其特點(diǎn)，并重點(diǎn)闡述PLC 控制器控制方式的設(shè)

54、計(jì)過(guò)程。根據(jù)兩種不同的控制方式，提出其對(duì)應(yīng)的安裝方式，說(shuō)明了安裝方式要點(diǎn)和過(guò)程。華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文4 真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究4.1 標(biāo)準(zhǔn)化概念和研究意義按照WTO/TBT協(xié)議對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的定義是2930 “標(biāo)準(zhǔn)是由公認(rèn)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的，非強(qiáng)制性的，為了通用或反復(fù)使用的目的，為產(chǎn)品或相關(guān)加工和生產(chǎn)方法提供規(guī)則、指南或特性的文件。標(biāo)準(zhǔn)也可以包括或?qū)ｉT(mén)規(guī)定用于產(chǎn)品、加工或生產(chǎn)方法術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、包裝標(biāo)志或標(biāo)簽要求。” 標(biāo)準(zhǔn)是由民間機(jī)構(gòu)在參與各方廣泛協(xié)調(diào)一致的基礎(chǔ)上制訂的技術(shù)文件，屬于推薦性的范疇。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不僅要符合相應(yīng)技術(shù)法規(guī)中規(guī)定的基本安全要求，同時(shí)還規(guī)定了產(chǎn)品的性能指標(biāo)和合格標(biāo)

55、準(zhǔn)。制定標(biāo)準(zhǔn)的目的是" 獲得最佳秩序" 、" 促進(jìn)最佳社會(huì)效益" ；這里所說(shuō)的最佳效益，就是要發(fā)揮出標(biāo)準(zhǔn)的最佳系統(tǒng)效應(yīng)，產(chǎn)生理想的效果；這里所說(shuō)的最佳秩序，則是指通過(guò)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)使標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的有序化程度提高，發(fā)揮出最好的功能。 真空衛(wèi)生間電控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化研究正是為達(dá)到這樣目的，力圖建立真空衛(wèi)生間控制系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，形成完善合理的設(shè)計(jì)原理，確定所有元?dú)饧倪x用標(biāo)準(zhǔn)和性能指標(biāo)，針對(duì)產(chǎn)品確立其規(guī)范的安裝步驟，本章即是對(duì)電控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的研究探討。4.2 電控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化研究電氣控制系統(tǒng)圖32是將電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其相互連接關(guān)系用國(guó)家規(guī)定的統(tǒng)一符號(hào)、文字

56、和圖形以圖的形式表示出來(lái)。便于對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究分析、安裝調(diào)試、使用和維修。電氣控制系統(tǒng)是由許多電氣元件按照一定要求連接而成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某種設(shè)備的電氣自功控制。電氣控制系統(tǒng)圖，其形式主要有電氣原理圖和電氣安裝圖兩種。安裝圖是按照電器實(shí)際位置和實(shí)際接線線路，用給定的符號(hào)畫(huà)出來(lái)的，這種電路圖便于安裝。電氣原理圖是根據(jù)電氣設(shè)備的工作原理繪制而成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明、華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)19。電氣原理圖應(yīng)按電氣圖用圖形符號(hào)（GB472885）、電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則（GB715987）、電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB698886）等規(guī)定的

57、標(biāo)準(zhǔn)繪制。采用上述標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的圖形符號(hào)時(shí)，需加以說(shuō)明。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中繪出幾種形式時(shí)，選擇符號(hào)應(yīng)遵循以下原則：1 應(yīng)盡可能采用優(yōu)選形式；2 在滿足需要的前提下，應(yīng)盡量采用最簡(jiǎn)單的形式；3 在同一圖號(hào)的圖中使用同種形式。真空衛(wèi)生間電路設(shè)計(jì)工作中，前期的電氣原理圖設(shè)計(jì)與繪制并未完全遵循以上原則，但在不斷的修整和完善中，才一步一步向更加規(guī)范更加標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。原理設(shè)計(jì)圖不斷標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的過(guò)程，也是研究工作中產(chǎn)品開(kāi)發(fā)自我認(rèn)識(shí)自我提高的過(guò)程，研發(fā)過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范總結(jié)如下：1） 電氣原理圖應(yīng)分主電路、控制電路、信號(hào)電路、照明電路及保護(hù)電路等。主電路（動(dòng)力電路）指從電源到電動(dòng)機(jī)大電流通過(guò)的電路，其中電源電路用水平線繪

58、制， 受電動(dòng)力設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）及其保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直于電源電路畫(huà)出； 2） 圖中所有電器觸點(diǎn)，如圖3-3所示，均按沒(méi)有通電和外力作用時(shí)的開(kāi)閉狀態(tài)畫(huà)出。對(duì)于繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按線圈不通電狀態(tài)畫(huà)，控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫(huà)，按鈕、行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫(huà)； 3） 主電路和輔助電路，各元件都應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下，從左到右依次排列； 4） 為了突出或區(qū)分某些電路、功能等，導(dǎo)線符號(hào)、信號(hào)電路、連接線等可采用粗細(xì)不同的線條來(lái)表示；5）原理圖中各電氣元件和部件在控制線路中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一電氣元件的各個(gè)部件可以不畫(huà)在一起，但必須采用同一文字符號(hào)標(biāo)明； 6） 原理圖中有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，用實(shí)心圓點(diǎn)表示，可拆卸或測(cè)試點(diǎn)用空心圓點(diǎn)表示；無(wú)直接電聯(lián)系的交叉點(diǎn)則不畫(huà)圖點(diǎn)；7） 對(duì)非電氣控制和人工操作的電器，必須在